عبد العزيز: بوت:نقل من تصنيف:تقنية الموجة الميكروية إلى تصنيف:تقانات الأمواج الصغرية

2023-11-10T16:16:18Z

بوت:نقل من تصنيف:تقنية الموجة الميكروية إلى تصنيف:تقانات الأمواج الصغرية

صفحة جديدة

[[ملف:W7-X_gyrotron.jpg|تصغير| جروترون عالي الطاقة 140 جيجاهرتز لتسخين البلازما في [[مفاعل ويندلشتاين 7 إكس|تجربة الاندماج Wendelstein 7-X]]، ألمانيا.]]

'''الغيرترون''' ويُكتب أيضًا في بعض المصادر '''الجيروترون''' [[صمام مفرغ|هو فئة من الأنابيب المفرغة]] ذات الحزمة الخطية عالية الطاقة والتي تولد موجات كهرومغناطيسية [[تردد متطرف الارتفاع|بموجة ملليمتر]] بواسطة الرنين الحلقي [[إلكترون|للإلكترونات]] في [[حقل مغناطيسي|مجال مغناطيسي]] قوي.<ref name="Danly Temkin 1986 p=561">{{استشهاد بدورية محكمة | الأخير=Danly | الأول=B. G. | الأخير2=Temkin | الأول2=R. J. | عنوان=Generalized nonlinear harmonic gyrotron theory | صحيفة=Physics of Fluids | ناشر=AIP Publishing | المجلد=29 | العدد=2 | سنة=1986 | issn=0031-9171 | doi=10.1063/1.865446 | صفحة=561}}</ref> [[تردد|تتراوح ترددات]] الإخراج من حوالي 20 إلى 527 [[هرتز|جيجا هرتز]]،<ref name="Richards2010">{{استشهاد بكتاب
| مؤلف1 = Richards
| الأول = Mark A.
| مؤلف2 = William A. Holm
| سنة = 2010
| عنوان = Principles of Modern Radar: Basic Principles
| مسار الفصل = https://books.google.com/books?id=nD7tGAAACAAJ&q=principles+of+modern+radar:+basic+principles
| الفصل = Power Sources and Amplifiers
| ناشر = SciTech Pub., 2010
| صفحات = 360
| ISBN = 978-1891121524
}}</ref><ref>{{استشهاد بكتاب
| مؤلف1 = Blank
| الأخير6 = Tometich
| DOI = 10.1109/PLASMA.2013.6635226
| صفحات = 1
| عمل = 2013 Abstracts IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS)
| عنوان = Experimental demonstration of a 527 GHz gyrotron for dynamic nuclear polarization
| تاريخ = 2013-06-01
| الأول6 = L.
| الأول5 = M.
| الأول = M.
| الأخير5 = Rosay
| الأول4 = K.
| الأخير4 = Felch
| الأول3 = S.
| الأخير3 = Cauffman
| الأول2 = P.
| مؤلف2 = Borchard
| ISBN = 978-1-4673-5171-3
}}</ref> تغطي الأطوال الموجية من [[موجة صغرية|الميكروويف]] إلى حافة فجوة تيراهيرتز. الناتج نموذجية [[قدرة (فيزياء)|القوى]] تتراوح بين عشرات [[واط|كيلوواط]] إلى 1-2 [[واط|ميجاوات]]. يمكن تصميم الجيروترونات للتشغيل النبضي أو المستمر. اخترع العلماء السوفييت<ref>[https://books.google.com/books?id=kzkrAAAAYAAJ&pg=PA51#v=onepage&q&f=false High-Magnetic-Field Research and Facilities] (1979). Washington, D.C.: National Academy of Sciences. p. 51. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140921210215/http://books.google.com/books?id=kzkrAAAAYAAJ&pg=PA51|date=2014-09-21}}</ref> في [[معهد أبحاث الفيزياء الراديوية]] (NIRFI)، ومقرها [[نيجني نوفغورود]]، [[روسيا]].<ref name="IEEE Xplore 2021">{{استشهاد ويب | عنوان=The Gyrotron | موقع=IEEE Xplore | تاريخ=2021-10-05 | مسار=https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/1129149/ | تاريخ الوصول=2021-11-24| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20211124131247/https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/1129149/ | تاريخ أرشيف = 24 نوفمبر 2021 }}</ref><ref name="Nusinovich Thumm Petelin pp. 325–381">{{استشهاد بدورية محكمة | الأخير=Nusinovich | الأول=Gregory S. | الأخير2=Thumm | الأول2=Manfred K. A. | الأخير3=Petelin | الأول3=Michael I. | عنوان=The Gyrotron at 50: Historical Overview | صحيفة=Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves | ناشر=Springer Science and Business Media LLC | المجلد=35 | العدد=4 | تاريخ=2014-02-09 | issn=1866-6892 | doi=10.1007/s10762-014-0050-7 | صفحات=325–381}}</ref>

== مبدأ التشغيل ==
[[ملف:Gyrotron.png|تصغير|رسم تخطيطي للجيروترون]]

الجيروترون هو نوع من [[ميزر|مازر]] الإلكترون الحر الذي يولد إشعاعًا كهرومغناطيسيًا عالي التردد عن طريق الرنين السيكلوتروني المحفز للإلكترونات التي تتحرك خلال مجال مغناطيسي قوي.<ref name="bridge12">{{استشهاد ويب
| مسار = http://www.bridge12.com/learn/gyrotron
| عنوان = What is a Gyrotron?
| موقع = Learn about DNP-NMR spectroscopy
| ناشر = Bridge 12 Technologies
| تاريخ الوصول = July 9, 2014
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20170302205850/http://www.bridge12.com/learn/gyrotron | تاريخ أرشيف = 2 مارس 2017 }}</ref><ref name="Borie">{{استشهاد بدورية محكمة
| الأول = E.
| الأخير = Borie
| عنوان = Review of Gyrotron Theory
| صحيفة = EPJ Web of Conferences
| المجلد = 149
| صفحات = 04018
| سلسلة = KfK 4898
| تاريخ = c. 1990
| مسار = http://bibliothek.fzk.de/zb/kfk-berichte/KFK4898.pdf
| تاريخ الوصول = July 9, 2014
| bibcode = 2017EPJWC.14904018N
| DOI = 10.1051/epjconf/201714904018
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20160304025911/http://bibliothek.fzk.de/zb/kfk-berichte/KFK4898.pdf | تاريخ أرشيف = 4 مارس 2016 }}</ref> يمكن أن ينتج طاقة عالية بأطوال موجية مليمترية لأنه كجهاز موجات سريعة يمكن أن تكون أبعاده أكبر بكثير من الطول الموجي للإشعاع. هذا على عكس [[صمام مفرغ|الأنابيب المفرغة]] للميكروويف التقليدية مثل [[كليسترون|الكليسترونات]] [[أنبوب مغناطيسي إلكتروني|والمغنيترونات]]، حيث يتم تحديد الطول الموجي بواسطة [[رنان|تجويف طنين]] أحادي النمط، وهيكل الموجة البطيئة، وبالتالي مع زيادة ترددات التشغيل، يجب أن تنخفض هياكل التجويف الرنانة في الحجم، والتي يحد من قدرتها على التعامل مع القوة.

في الجيروترون، يُصدر [[مصباح متوهج|خيوط]] ساخنة في [[سلاح الإلكترون|مسدس إلكتروني]] [[إلكترون|في أحد طرفي الأنبوب حزمة من الإلكترونات]] على شكل حلقي (أنبوبي مجوف)، والتي يتم تسريعها بواسطة [[مصعد (كيمياء)|أنود]] عالي الجهد ثم ينتقل عبر هيكل تجويف رنان أنبوبي كبير في [[حقل مغناطيسي|مجال مغناطيسي]] محوري قوي، يتم إنشاؤه عادةً بواسطة [[مغناطيس فائق الموصلية|مغناطيس فائق التوصيل]] حول الأنبوب. يتسبب الحقل في تحرك الإلكترونات [[لولب (هندسة)|حلزونيًا]] في دوائر ضيقة حول خطوط المجال المغناطيسي أثناء انتقالها بالطول عبر الأنبوب. في الموضع في الأنبوب حيث يصل المجال المغناطيسي إلى الحد الأقصى، تشع الإلكترونات موجات كهرومغناطيسية في اتجاه عرضي (عمودي على محور الأنبوب) عند تردد الرنين الحلقي. يُشكِّل إشعاع المليمتر موجات ثابتة في الأنبوب، والتي تعمل [[رنان|كتجويف رنيني]] مفتوح النهاية، وتتشكل في حزمة تشع من خلال نافذة في جانب الأنبوب إلى [[دليل موجي]]. يتم امتصاص شعاع الإلكترون المستهلك بواسطة قطب مجمع في نهاية الأنبوب.

كما هو الحال في أنابيب الميكروويف ذات الحزمة الخطية الأخرى، تأتي طاقة الموجات الكهرومغناطيسية الناتجة من [[طاقة حركية|الطاقة الحركية]] لحزمة الإلكترون، والتي ترجع إلى تسارع جهد الأنود. في المنطقة قبل تجويف الرنين حيث تزداد قوة المجال المغناطيسي، يضغط شعاع الإلكترون، ويحول سرعة الانجراف الطولي إلى سرعة مدارية عرضية، في عملية مماثلة لتلك التي تحدث في [[مرآة مغناطيسية]] تستخدم في حبس البلازما.<ref name="مولد تلقائيا1">{{استشهاد بدورية محكمة
| الأول = E.
| الأخير = Borie
| عنوان = Review of Gyrotron Theory
| صحيفة = EPJ Web of Conferences
| المجلد = 149
| صفحات = 04018
| سلسلة = KfK 4898
| تاريخ = c. 1990
| مسار = http://bibliothek.fzk.de/zb/kfk-berichte/KFK4898.pdf
| تاريخ الوصول = July 9, 2014
| bibcode = 2017EPJWC.14904018N
| DOI = 10.1051/epjconf/201714904018
| تاريخ أرشيف = 14 يوليو 2014
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20140714231354/http://bibliothek.fzk.de/zb/kfk-berichte/KFK4898.pdf
| حالة المسار = dead
}}<cite class="citation journal cs1" data-ve-ignore="true" id="CITEREFBoriec._1990">Borie, E. (c. 1990). [http://bibliothek.fzk.de/zb/kfk-berichte/KFK4898.pdf "Review of Gyrotron Theory"] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140714231354/http://bibliothek.fzk.de/zb/kfk-berichte/KFK4898.pdf |date=14 يوليو 2014 }}(PDF). EPJ Web of Conferences. KfK 4898. 149: 04018. [[بيب كود|Bibcode]]:[https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2017EPJWC.14904018N 2017EPJWC.14904018N]. [[معرف الغرض الرقمي|doi]]:[[doi:10.1051/epjconf/201714904018|10.1051/epjconf/201714904018]]. RetrievedJuly 9, 2014.</cite></ref> تبلغ السرعة المدارية للإلكترونات 1.5 إلى 2 ضعف سرعة الحزمة المحورية. بسبب الموجات الدائمة في تجويف الرنين، تصبح الإلكترونات «متجمعة» ؛ أي أن طورهم يصبح [[ليزر|متماسكًا]] (متزامنًا) بحيث يكونون جميعًا في نفس النقطة في مدارهم في نفس الوقت. لذلك، فإنها تصدر إشعاعًا [[ليزر|متماسكًا]].

سرعة الإلكترون في الجيروترون نسبية إلى حد ما (بترتيب ولكن ليس بالقرب من سرعة الضوء). هذا يتناقض مع [[ليزر الإلكترون الحر]] (و xaser ) الذي يعمل على مبادئ مختلفة وإلكتروناته نسبية للغاية.

== التطبيقات ==
تُستخدم الجيروترونات في العديد من تطبيقات التدفئة الصناعية وذات التقنية العالية. على سبيل المثال، تُستخدم الجيروترونات في تجارب أبحاث [[اندماج نووي|الاندماج النووي]] [[بلازما (فيزياء)|لتسخين البلازما]] وأيضًا في الصناعة التحويلية كأداة تسخين سريعة في معالجة الزجاج والمركبات والسيراميك، وكذلك في التلدين (الطاقة الشمسية وأشباه الموصلات). تشمل التطبيقات العسكرية [[نظام الرفض النشط]].

== أنواع ==
يمكن أن تكون نافذة إخراج الأنبوب الذي تخرج منه حزمة الموجات الصغرية في موقعين. في جيروترون الناتج المستعرض، يخرج الشعاع من خلال نافذة في جانب الأنبوب. يتطلب هذا مرآة بزاوية 45 درجة في نهاية التجويف لعكس حزمة الموجات الصغرية، الموضوعة في جانب واحد حتى لا تتمكن شعاع الإلكترون من ذلك. في الجيروترون الناتج المحوري، تخرج الحزمة من خلال نافذة في نهاية الأنبوب في الطرف البعيد من قطب المجمع الأسطواني الذي يجمع الإلكترونات.

كان الجيروترون الأصلي الذي تم تطويره في عام 1964 مذبذبًا، ولكن منذ ذلك الوقت تم تطوير [[مضخم إلكتروني|مضخمات الجيروترون.]] يمكن لشعاع الإلكترون الجيروتروني الحلزوني تضخيم إشارة الميكروويف المطبقة بشكل مشابه للطريقة التي يتم بها تضخيم حزمة الإلكترون المستقيمة في أنابيب الميكروويف التقليدية مثل كليسترون، لذلك هناك سلسلة من الجيروترونات التي تعمل بشكل مشابه لهذه الأنابيب. ميزتها هي أنها يمكن أن تعمل على ترددات أعلى بكثير. الجيروسكوب أحادي (مذبذب الدوران) هو جيروترون أحادي التجويف يعمل كمذبذب. الجيروسكوب هو مكبر يعمل بشكل مشابه لأنبوب [[كليسترون]]. يحتوي على اثنين من تجاويف الميكروويف على طول حزمة الإلكترون، وتجويف الإدخال في المنبع حيث يتم تطبيق الإشارة المراد تضخيمها وتجويف الإخراج في اتجاه المصب الذي يتم أخذ الإخراج منه. الجيروسكوب تي دبليو تي هو مضخم يعمل بشكل مشابه [[أنبوب الموجة الراحلة|لأنبوب موجة متنقلة]] (تي دبليو تي). لها بنية موجية بطيئة مماثلة لتوازي تي دبليو أي مع الحزمة، مع تطبيق إشارة الميكروويف المدخلة على نهاية المنبع وإشارة الخرج المضخمة المأخوذة من نهاية المصب. الجيروسكوب بي دبليو أو هو مذبذب يعمل بشكل مشابه لمذبذب الموجة المتخلفة (بي دبليو إس). يولد ذبذبات تتحرك في الاتجاه المعاكس لحزمة الإلكترون، والتي يتم إخراجها في نهاية المنبع للأنبوب. الجيروسكوب تويسترون هو مكبر للصوت يعمل بشكل مشابه لتوايستورن، وهو أنبوب يجمع بين كليسترون وتي دبليو تي. مثل كلايستورن، فإنه يحتوي على تجويف إدخال في نهاية المنبع متبوعًا بتجاويف مجمعة لتجميع الإلكترونات، والتي يتبعها هيكل الموجة البطيئة من نوع تي دبليو تي الذي يطور إشارة الخرج المضخمة. مثل تي دبليو تي، لديها نطاق ترددي واسع.

== المصنّعين ==
اخترع الجيروترون في [[الاتحاد السوفيتي]].<ref>{{استشهاد بكتاب
| مسار الفصل = https://books.google.com/books?id=kzkrAAAAYAAJ&pg=PA50
| مؤلف1 = National Research Council (U.S.). Panel on High Magnetic Field Research and Facilities
| عنوان = High-Magnetic-Field Research and Facilities
| الفصل = Defense Technology - High Frequency Radiation
| سنة = 1979
| مكان = Washington, D.C.
| ناشر = National Academy of Sciences
| صفحات = 50–51
| OCLC = 13876197
}}</ref> يشمل المصنّعون الحاليون كلاً من كوميونيكيشنز آند باور إندستريز (الولايات المتحدة الأمريكية)، جيكوم (روسيا)، [[مجموعة تاليس]] (الاتحاد الأوروبي)، [[توشيبا]] (اليابان، الآن [[كانون (شركة)|كانون]]،<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| مسار = https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020JIMTW..41....1T/abstract
| bibcode = 2020JIMTW..41....1T
| عنوان = State-of-the-Art of High-Power Gyro-Devices and Free Electron Masers
| الأخير = Thumm
| الأول = Manfred
| صحيفة = Journal of Infrared
| سنة = 2020
| المجلد = 41
| العدد = 1
| صفحة = 1
| DOI = 10.1007/s10762-019-00631-y
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20211124022053/https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020JIMTW..41....1T/abstract | تاريخ أرشيف = 24 نوفمبر 2021 }}</ref> أيضًا من اليابان)، وشركة بريدج 12 تكنولوجيز.
== انظر أيضًا ==
* [[تجاوب سيكلوتروني|رنين السيكلوترون الإلكتروني]]
* [[طاقة الاندماج|قوة الانصهار]]
* [[أشعة تيراهيرتز|إشعاع تيراهيرتز]]

== المراجع ==
{{مراجع|2}}

== روابط خارجية ==

* [https://web.archive.org/web/20080410011132/http://phys-el.rphf.spbstu.ru/LOUKSHA/gyrotron.htm معلومات أكثر عن الجيروترون]
{{روابط شقيقة}}
{{شريط سفلي عناصر إلكترونية}}
{{شريط بوابات|إلكترونيات|الفيزياء|هندسة}}

[[تصنيف:اختراعات سوفيتية]]
[[تصنيف:تقانات الأمواج الصغرية]]
[[تصنيف:تكنولوجيا تيراهيرتز]]
[[تصنيف:صمامات مفرغة]]
[[تصنيف:مسرعات الجسيمات]]

غيروترون - تاريخ المراجعة

عبد العزيز: بوت:نقل من تصنيف:تقنية الموجة الميكروية إلى تصنيف:تقانات الأمواج الصغرية